卷煙廠聯(lián)合工房空調(diào)控制精度提升研究

張 兢 馬凱瑞 齊建峰 劉海文

1.陜西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司 陜西 西安 710000；2.陜西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司延安卷煙廠 陜西 延安 716000

1 卷煙廠聯(lián)合工房空調(diào)設(shè)計(jì)及控制現(xiàn)狀

我廠聯(lián)合工房項(xiàng)目自整改以來(lái)，空調(diào)設(shè)計(jì)充分結(jié)合各車(chē)間的用途、功能及工藝要求，但在各區(qū)域差異化精準(zhǔn)調(diào)控上，仍存在一些不足。經(jīng)調(diào)查，這些不足情況主要體現(xiàn)在對(duì)現(xiàn)有空調(diào)系統(tǒng)的控制上，由于不能做到對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的精準(zhǔn)控制，導(dǎo)致車(chē)間內(nèi)出現(xiàn)人員舒適度不足，車(chē)間內(nèi)溫度及濕度不合理、車(chē)間內(nèi)新風(fēng)量不足或者過(guò)大等情況?；诖耍仨殢母瓷嫌枰愿纳?。

2 卷煙廠空調(diào)的精準(zhǔn)控制措施

2.1 空調(diào)控制原理

檢測(cè)聯(lián)合工房各區(qū)域溫濕度參數(shù)，結(jié)合所在區(qū)域內(nèi)近年來(lái)的氣象參數(shù)以及區(qū)域內(nèi)的熱濕負(fù)荷性，對(duì)全年生產(chǎn)工況進(jìn)行區(qū)分，并劃分工況區(qū)域，針對(duì)不同工況區(qū)域針對(duì)性創(chuàng)建相應(yīng)的溫濕度控制模型，通過(guò)模型中對(duì)不同區(qū)域溫濕度控制回路執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)置，使其具備自動(dòng)調(diào)節(jié)功能，實(shí)現(xiàn)各區(qū)域恒溫恒濕控制。工況區(qū)域見(jiàn)圖1。

圖1 工況區(qū)域圖

上述十個(gè)工況區(qū)域的分區(qū)邊界條件、工況轉(zhuǎn)換、空氣熱濕處理過(guò)程、焓濕圖分析及溫濕度調(diào)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)匯總、焓濕圖（i—d 圖）中各狀態(tài)點(diǎn)見(jiàn)表1、表2。

表1 狀態(tài)點(diǎn)含義表

表2 各工況控制方案表

工況 焓濕圖分析 邊界條件及控制方案 說(shuō)明Ⅴ區(qū)images/BZ_125_306_401_852_791.png空氣處理過(guò)程：W5±N→C5→O→N 此工況區(qū)由Ⅳ區(qū)過(guò)渡來(lái)，也屬于高溫低濕區(qū)，但不用開(kāi)制冷機(jī)，需要使用加濕器冷卻空氣并進(jìn)行加濕處理。通過(guò)對(duì)新回風(fēng)比進(jìn)行調(diào)節(jié)使得混合狀態(tài)點(diǎn)剛好落在iOS 上。邊界條件 iw＜ios tW≥tOS溫度調(diào)節(jié) 新風(fēng)（正作用）濕度調(diào)節(jié) 新回風(fēng)比與加濕閥分程調(diào)節(jié)，高壓微霧加濕（反作用）新回風(fēng)比 調(diào)節(jié)，保證最小新風(fēng)量變風(fēng)量調(diào)節(jié) 保持｜tS-tOS ｜最大Ⅵ區(qū)Ⅶ區(qū)Ⅷ區(qū)Ⅸ區(qū)images/BZ_125_381_855_776_1245.pngimages/BZ_125_356_1295_802_1685.pngimages/BZ_125_362_1745_796_2135.pngimages/BZ_125_407_2221_750_2611.png空氣處理過(guò)程：W6±N→C6→O→N邊界條件 twx＜tw≤tOS dw＜dos，與Ⅶ區(qū)分程溫度調(diào)節(jié) 加熱閥（反作用）濕度調(diào)節(jié) 新回風(fēng)比新回風(fēng)比 調(diào)節(jié)變風(fēng)量調(diào)節(jié) 保持｜tS-tOS ｜最大空氣處理過(guò)程：W7±N→C7→O→N邊界條件溫度調(diào)節(jié)濕度調(diào)節(jié)新回風(fēng)比twx＜tw≤tOS dw＜dos，與Ⅵ區(qū)分程新回風(fēng)比加濕閥（反作用）調(diào)節(jié)變風(fēng)量調(diào)節(jié) 保持｜tO-tOS ｜最大空氣處理過(guò)程：W8±N→C8→S8→O→N邊界條件 tw＇＜tw≤tWX dw＜dos溫度調(diào)節(jié) 加熱閥（反作用）濕度調(diào)節(jié) 加濕閥（反作用）新回風(fēng)比 最小新風(fēng)變風(fēng)量調(diào)節(jié) 保持｜tO-tOS ｜最大空氣處理過(guò)程：W9→W′9→C9→S9→O→N邊界條件 tw≤tw＇dw＜dos預(yù)熱調(diào)節(jié) 預(yù)熱閥（反作用）溫度調(diào)節(jié) 加熱閥（反作用）濕度調(diào)節(jié) 加濕閥（反作用）新回風(fēng)比變風(fēng)量調(diào)節(jié)最小新風(fēng)保持｜tO-tOS ｜最大此工況區(qū)為過(guò)渡季節(jié)，屬低溫低濕區(qū)。此區(qū)與Ⅶ區(qū)通過(guò)熱濕比線(xiàn)分開(kāi)，自控系統(tǒng)無(wú)法識(shí)別，采用分程調(diào)節(jié)。此工況區(qū)為過(guò)渡季節(jié)，通過(guò)調(diào)節(jié)新回風(fēng)比使混合狀態(tài)點(diǎn)正好落在tO上，經(jīng)干蒸汽加濕后送至車(chē)間。此工況為冬季工況，采用最小新風(fēng)與回風(fēng)混合后，再熱、加濕后送入車(chē)間。此工況區(qū)一般發(fā)生在北方地區(qū)冬季，室外新風(fēng)先經(jīng)預(yù)熱后再與回風(fēng)混合。否則，新回風(fēng)混合點(diǎn)落在飽和區(qū)域內(nèi)，易在空調(diào)機(jī)組的新回風(fēng)混合段發(fā)生冷凝水現(xiàn)象。

在對(duì)空調(diào)進(jìn)行處理時(shí)，各區(qū)域的分區(qū)依據(jù)主要如下：

（1）除濕區(qū)與加濕區(qū)：以新回風(fēng)的絕對(duì)含水率為依據(jù)，當(dāng)此指標(biāo)值不低于混合狀態(tài)點(diǎn)的同一參數(shù)時(shí)，應(yīng)對(duì)空氣采取除濕處理，反之則應(yīng)加濕；

（2）加熱區(qū)與冷卻區(qū)：以混合狀態(tài)點(diǎn)的溫度為依據(jù)，當(dāng)此指標(biāo)值不低于t0 時(shí)，應(yīng)冷卻空氣，反之應(yīng)加熱。

（3）新風(fēng)雨回風(fēng)比例節(jié)能調(diào)節(jié)：以設(shè)備工況為依據(jù)，當(dāng)dc 不低于do 時(shí)，若iw 不低于in，則系統(tǒng)應(yīng)啟動(dòng)最小新風(fēng)模式，若iw＜iN，則開(kāi)啟最大新風(fēng)模式。

2.2 PI 自適應(yīng)控制

空調(diào)系統(tǒng)溫濕度控制回路一般采用PI（比例積分）閉環(huán)控制，常規(guī)的PI 控制算法一般是在調(diào)試階段根據(jù)溫濕度曲線(xiàn)手動(dòng)進(jìn)行比例常數(shù)（P）和積分常數(shù)（I）參數(shù)整定，整定后PI 參數(shù)一般就不再改變。鑒于聯(lián)合工房車(chē)間的熱物理特性以及室外的氣象條件經(jīng)常處于動(dòng)態(tài)的變化過(guò)程中，因此若要實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的控制效果，溫濕度控制回路的PI參數(shù)也應(yīng)隨之動(dòng)態(tài)適應(yīng)，否則會(huì)發(fā)生溫濕度超調(diào)和振蕩現(xiàn)象。為提高車(chē)間恒溫恒濕控制精度，空調(diào)控制軟件策略嵌入PI 自適應(yīng)控制算法，通過(guò)結(jié)合聯(lián)合工房車(chē)間及外部氣象條件的變化情況，對(duì)PI 參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)修正，保證車(chē)間溫濕度控制穩(wěn)、準(zhǔn)、快?？刂栖浖腜I 自適應(yīng)控制原理示意圖見(jiàn)圖2。

圖2 PI 自適應(yīng)控制原理示意圖

在實(shí)現(xiàn)PI 自適應(yīng)控制時(shí)，其主要內(nèi)容進(jìn)行應(yīng)當(dāng)對(duì)工藝環(huán)境指標(biāo)所允許的偏差實(shí)現(xiàn)合理利用，在最大工藝指標(biāo)允許范圍內(nèi)確保區(qū)域內(nèi)溫濕度始終在限制范圍內(nèi)，以此來(lái)更好的空調(diào)精準(zhǔn)控制效果。

3 提升效果分析

空調(diào)區(qū)域內(nèi)溫濕度受外界干擾度降低，主要表現(xiàn)在原來(lái)發(fā)生竄風(fēng)的部位。經(jīng)測(cè)量濕度原最大相差4%RH，現(xiàn)在只有1.5%RH，溫度原為1.5℃，現(xiàn)在只有0.5℃(以k7為例見(jiàn)表3)。

表3 K7 區(qū)域溫濕度記錄表